Sinh tổng hợp sắc tố thực vật: anthocyanin, betalain và carotenoid

Plant Journal - Tập 54 Số 4 - Trang 733-749 - 2008
Yoshikazu Tanaka1, Nobuhiro Sasaki2, Akemi Ohmiya3
1Institute for Plant Science, Suntory, Ltd., 1-1-1 Wakayamadai, Shimamoto, Mishima, Osaka 618-8503, Japan
2Department of Biotechnology, Faculty of Technology, Tokyo University of Agriculture and Technology, 2-24-16 Naka-cho, Koganei, Tokyo 184-8588, Japan, and
3National Institute of Floricultural Science, Fujimoto 2-1, Tsukuba, Ibaraki 305-8519, Japan

Tóm tắt

Tóm tắtCác hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.

Từ khóa

#sắc tố thực vật #anthocyanin #betalain #carotenoid #sinh tổng hợp #vai trò sinh thái

Tài liệu tham khảo

10.1093/oxfordjournals.pcp.a029505

Alfenito M.R., 1998, Functional complementation of anthocyanin sequestration in the vacuole by widely divergent glutathione S‐transferase, Plant Cell, 10, 1135, 10.1105/tpc.10.7.1135

10.1016/j.pbi.2006.03.005

10.1007/s00425-006-0289-x

10.1007/BF00394880

10.1111/j.1438-8677.1992.tb00280.x

10.1126/science.1085162

10.1105/tpc.006536

10.1038/nature02106

Britton G., 1995, Carotenoids, Vol. 1A: Isolation and Analysis

10.1007/978-3-0348-7836-4

10.1080/07352680701429381

10.1104/pp.103.031914

10.1111/j.1438-8677.1996.tb00584.x

10.1146/annurev.arplant.49.1.557

10.1073/pnas.051618398

10.1111/j.1365-313X.2004.02309.x

10.1105/tpc.8.9.1613

10.1016/j.pbi.2006.03.016

Davies K.M., 2004, Plant Pigments and their Manipulation, 1

10.1038/nbt1108

10.1074/jbc.M603262200

10.1023/A:1013713905833

10.1007/BF00484399

10.1104/pp.105.1.405

10.1023/A:1006256302570

10.1038/35036683

10.1105/tpc.105.039966

10.1104/pp.104.057992

10.1007/s00425-005-1526-4

10.1016/0031-9422(91)84119-D

10.1007/s004250050283

10.1105/tpc.022574

Goodwin T.W., 1988, Plant Pigments, 62

10.1146/annurev.arplant.47.1.685

10.1146/annurev.arplant.57.032905.105248

10.1007/978-0-387-28822-2

10.1080/03670244.1998.9991560

10.1007/978-1-4899-2913-6

10.1007/978-1-4899-2911-2

10.1016/S0031-9422(00)00235-1

10.1016/S0031-9422(96)00633-4

10.5511/plantbiotechnology.23.379

10.1073/pnas.0705629104

10.1007/BF00198045

10.1016/S1369-5266(00)00163-1

10.1105/tpc.106.048694

10.3987/REV-01-SR(K)2

10.1021/jf991020r

10.1111/j.1365-3040.2005.01492.x

10.1105/tpc.010303

10.1093/pcp/pcf065

Iwashina T., 1984, Pigment components in the flower of Strongylodon macrobotrys, and spectrophotometric analysis of fresh petal and intact cells, Res. Inst. Evolut. Biol. Sci. Rep., 2, 67

10.1104/pp.107.4.1083

10.1093/pcp/pcm131

10.1111/j.1399-3054.2006.00761.x

10.1016/j.phytochem.2004.08.038

10.1271/bbb.69.2122

10.1046/j.1365-313X.2003.01943.x

10.1016/j.tplants.2005.03.002

10.1007/s00216-006-0897-0

10.1515/znc-2001-9-1008

10.1046/j.1365-313x.2001.01008.x

10.1104/pp.107.098996

10.1073/pnas.0400935101

10.1105/tpc.106.046417

10.1111/j.1365-313X.2007.03079.x

10.1104/pp.106.094748

10.1105/tpc.106.046029

10.1038/375397a0

10.1016/S0014-5793(03)00479-4

10.1096/fasebj.10.7.8635686

Mendel G., 1950, Gregor Mendel’s letters to Carl Naegell, Genetics, 35, 1

Mizutani M., 2007, An anthocyanidin or flavonol 3‐glucosyltransferase gene from rose, Plant Cell Physiol., 48, S221

10.1023/A:1006417009203

10.1093/pcp/pcj012

10.1007/s004250050190

10.1126/science.290.5494.1163

10.1146/annurev.arplant.56.032604.144046

10.1023/A:1022328828688

10.1016/S1369-5266(00)00113-8

Noda N., 2004, Cloning and characterization of the gene encoding anthocyanin 3′,5′‐O‐glucosyltransferase involved in ternatin biosynthesis from blue petals of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 45, S132

Noda N., 2006, Molecular cloning of 1‐O‐acetylglucose dependent anthocyanin aromatic acyltransferase in ternation biosynthesis of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 47, S109

Noda N., 2007, The structural localization and substrate specificity of 1‐O‐acylglucose dependent anthocyanin acyltransferase from blue petals of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 48, S222

10.5511/plantbiotechnology.21.367

10.1038/nature435757a

10.1104/pp.106.087130

Okuda Y., 2007, Properties of antocyanin acyltransferase of anthocyanin‐synthesizing cells of carrot suspension cultures, Plant Cell Physiol., 48, S34

Okuhara H., 2004, Molecular cloning and functional expression of tetrahydroxychalcone 2′‐glucosyltransferase genes, Plant Cell Physiol., 45, S133

10.1073/pnas.0604246103

10.1038/nbt1082

10.1105/tpc.010302

10.1104/pp.107.105064

10.1105/tpc.105.034041

10.1016/j.ymben.2006.01.005

10.1016/j.febslet.2004.04.097

10.1007/s10265-005-0237-z

10.1093/pcp/pci064

Sasaki N., 2005, Characterization of DOPA 4,5‐dioxygenase from four o’clocks, Plant Cell Physiol., 46, S54

Sasaki N., 2007, Isolation of DOPA 4,5‐dioxygenase homologs from betalain non‐producing plants, Plant Cell Physiol., 48, S64

10.1104/pp.119.4.1217

10.1105/tpc.105.039255

10.1016/S0031-9422(00)88386-7

10.1016/S0031-9422(00)91427-4

10.1007/s11103-006-0012-0

10.1046/j.1365-313x.1999.00611.x

10.1093/pcp/pch156

10.1111/j.1365-313X.2005.02574.x

10.1093/jxb/erl256

10.1038/436791a

10.1093/pcp/pcl060

Stafford H.A., 1990, Flavonoid Metabolism

10.1006/abio.1996.0253

10.1016/S0031-9422(02)00564-2

10.5511/plantbiotechnology.24.495

10.1007/s11101-006-9003-7

10.1002/9780470988602.ch9

10.1016/S0031-9422(00)00357-5

Tanaka Y., 2008, Curr. Opin. Biotechnol.

10.1073/pnas.2237237100

10.17660/ActaHortic.1990.280.95

10.1074/jbc.M700638200

10.1007/s00425-001-0685-1

10.1007/s004250050201

10.1046/j.1365-313X.1999.00540.x

10.1146/annurev.arplant.55.031903.141714

10.1016/j.phytochem.2006.10.002

10.1002/hlca.19840670520

10.1093/pcp/pce125

10.1126/science.287.5451.303

10.1093/pcp/pcg033

10.1016/j.phytochem.2006.03.013

10.1186/1471-2229-6-29

Thông tin
Thông tin xuất bản

Plant Journal

Tập 54 Số 4

733-749

Thông tin tác giả